背景

集群管理不仅包括集群搭建，还包括比如：

• 集群扩缩容；
• 节点健康检查和自动修复；
• Kubernetes 升级；
• 操作系统升级。

云原生场景中集群应该按照我们的期望的状态运行，这意味着集群管理应该建立在声明式API的基础之上。

k8s cluster api

如果需要通过声明式api来管理集群，那么需要怎样抽象管理模型呢。

• 计算节点。包括机器的系统，规格等。
• 集群。master多少个，worker多少个，k8s版本是什么等。

下面以官网图为例说明一下怎样基于声明式api管理集群。

参与角色

• 管理集群
  管理 workload 集群的集群，用来存放 Cluster API 对象的地方。只跑了apiserver，etcd，和clusterapi相关的控制器（监听用户定义的集群规格并创建目标workload集群）。
• Workload 集群
  真正开放给用户用来运行应用的集群，由管理集群管理。
• Infrastructure provider
  提供不同云的基础架构管理，包括计算节点，网络等，也可以使用docker。目前流行的公有云大多都与 Cluster API 集成了。
• Bootstrap provider
  • 证书生成；
  • 控制面组件安装和初始化，监控节点的创建；
  • 将主节点和计算节点加入集群。
• Control plane
  Kubernetes 控制平面组件。

涉及模型

• Machine
  • 计算节点，用来描述可以运行 Kubernetes 组件的机器对象（与 Kubernetes Node 的差异：machine是说明我需要这样规格的一台机器，而node是已经加入到集群中并且状态为ready ）；
  • 一个新 Machine 被创建以后，对应的控制器会创建一个计算节点，安装好操作系统并更新 Machine 的状态；
  • 当一个 Machine 被删除后，对应的控制器会删除掉该节点并回收计算资源；
  • 当 Machine 属性被更新以后（比如 Kubernetes 版本更新），对应的控制器会删除旧节点并创建新节点。
• Machine Immutability (In-place Upgrade vs. Replace)
  不可变基础架构。
• MachineDeployment
  提供针对 Machine 和 MachineSet 的声明式更新，类似于 Kubernetes Deployment。
• MachineSet
  维护一个稳定的机器集合，类似 Kubernetes ReplicaSet。
• MachineHealthCheck
  对machine进行的健康检查。

安装cluster api集群

参考链接：https://www.cnblogs.com/longtds/p/15998001.html

1. 安装kind，clustercli
   https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/#installing-with-a-package-manager
   https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-api/releases

   curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.12.0/kind-linux-amd64
   chmod +x ./kind
   mv ./kind /some-dir-in-your-PATH/kind
   wget https://github.91chi.fun//https://github.com//kubernetes-sigs/cluster-api/releases/download/v1.1.3/clusterctl-linux-amd64
   cp /root/clusterctl-linux-amd64 /usr/bin/clusterctl

   2.安装集群

   部署脚本如下：
   #cat create_cluster.sh
   env KIND_EXPERIMENTAL_DOCKER_NETWORK=bridge
   kind create cluster --config ./kind.conf
   #cat kind.conf
   kind: Cluster
   apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
   nodes:
   - role: control-plane
   extraMounts:
   - hostPath: /var/run/docker.sock
     containerPath: /var/run/docker.sock

   

   注：这里拉取镜像可能会很慢，需要设置docker镜像加速。

   cat /etc/docker/daemon.json
   {
   "registry-mirrors": [
   "https://0bo4n5zl.mirror.aliyuncs.com",
   "https://hub-mirror.c.163.com/",
   "https://reg-mirror.qiniu.com"]
   }
   systemctl restart docker

   再次安装即可。
   
   查看集群信息

   kubectl cluster-info
   kubectl get node -o wide

   
   3.安装管理集群

   # 使用docker作为基础架构
   clusterctl init --infrastructure docker

   
   这里需要替换镜像。

   k get deploy -A -o wide

   

   kubectl  set image deploy/capd-controller-manager -n capd-system manager=docker.io/cncamp/capd-manager:v0.4.2
   kubectl  set image deploy/capi-kubeadm-bootstrap-controller-manager -n capi-kubeadm-bootstrap-system manager=docker.io/cncamp/kubeadm-bootstrap-controller:v0.4.2
   kubectl  set image deploy/capi-kubeadm-control-plane-controller-manager -n capi-kubeadm-control-plane-system manager=docker.io/cncamp/kubeadm-control-plane-controller:v0.4.2
   kubectl  set image deploy/capi-controller-manager -n capi-system manager=docker.io/cncamp/cluster-api-controller:v0.4.2

   等待pod都处于running状态。
   
   4.安装负载集群
   创建集群配置文件

   # cat generate_workload_cluster.sh
   clusterctl generate cluster capi-quickstart --flavor development \
   --kubernetes-version v1.22.2 \
   --control-plane-machine-count=1 \
   --worker-machine-count=1 \
   > capi-quickstart.yaml
   # cat capi-quickstart.yaml
   apiVersion: cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: Cluster
   metadata:
   name: capi-quickstart
   namespace: default
   spec:
   clusterNetwork:
   pods:
     cidrBlocks:
     - 192.168.0.0/16
   serviceDomain: cluster.local
   services:
     cidrBlocks:
     - 10.128.0.0/12
   controlPlaneRef:
   apiVersion: controlplane.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: KubeadmControlPlane
   name: capi-quickstart-control-plane
   namespace: default
   infrastructureRef:
   apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: DockerCluster
   name: capi-quickstart
   namespace: default
   ---
   apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: DockerCluster
   metadata:
   name: capi-quickstart
   namespace: default
   ---
   apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: DockerMachineTemplate
   metadata:
   name: capi-quickstart-control-plane
   namespace: default
   spec:
   template:
   spec:
     extraMounts:
     - containerPath: /var/run/docker.sock
       hostPath: /var/run/docker.sock
   ---
   apiVersion: controlplane.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: KubeadmControlPlane
   metadata:
   name: capi-quickstart-control-plane
   namespace: default
   spec:
   kubeadmConfigSpec:
   clusterConfiguration:
     apiServer:
       certSANs:
       - localhost
       - 127.0.0.1
     controllerManager:
       extraArgs:
         enable-hostpath-provisioner: "true"
   initConfiguration:
     nodeRegistration:
       criSocket: /var/run/containerd/containerd.sock
       kubeletExtraArgs:
         cgroup-driver: cgroupfs
         eviction-hard: nodefs.available<0%,nodefs.inodesFree<0%,imagefs.available<0%
   joinConfiguration:
     nodeRegistration:
       criSocket: /var/run/containerd/containerd.sock
       kubeletExtraArgs:
         cgroup-driver: cgroupfs
         eviction-hard: nodefs.available<0%,nodefs.inodesFree<0%,imagefs.available<0%
   machineTemplate:
   infrastructureRef:
     apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
     kind: DockerMachineTemplate
     name: capi-quickstart-control-plane
     namespace: default
   replicas: 1
   version: v1.22.2
   ---
   apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: DockerMachineTemplate
   metadata:
   name: capi-quickstart-md-0
   namespace: default
   spec:
   template:
   spec: {}
   ---
   apiVersion: bootstrap.cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: KubeadmConfigTemplate
   metadata:
   name: capi-quickstart-md-0
   namespace: default
   spec:
   template:
   spec:
     joinConfiguration:
       nodeRegistration:
         kubeletExtraArgs:
           cgroup-driver: cgroupfs
           eviction-hard: nodefs.available<0%,nodefs.inodesFree<0%,imagefs.available<0%
   ---
   apiVersion: cluster.x-k8s.io/v1beta1
   kind: MachineDeployment
   metadata:
   name: capi-quickstart-md-0
   namespace: default
   spec:
   clusterName: capi-quickstart
   replicas: 1
   selector:
   matchLabels: null
   template:
   spec:
     bootstrap:
       configRef:
         apiVersion: bootstrap.cluster.x-k8s.io/v1beta1
         kind: KubeadmConfigTemplate
         name: capi-quickstart-md-0
         namespace: default
     clusterName: capi-quickstart
     infrastructureRef:
       apiVersion: infrastructure.cluster.x-k8s.io/v1beta1
       kind: DockerMachineTemplate
       name: capi-quickstart-md-0
       namespace: default
     version: v1.22.2

   安装

   ./generate_workload_cluster.sh
   kubectl apply -f capi-quickstart.yaml

   我这里安装报错了。暂未解决。
   
   未完待续。。。